El metano de los dinosaurios y el clima del Mesozoico

 
Los saurópodos del Mesozoico, al igual que muchos herbívoros modernos, es probable que hayan sido sede de microbios metanogénicas para la digestión fermentativa de su alimento de plantas. Al menos, así lo estima el artículo recientemente publicado Could methane produced by sauropod dinosaurs have helped drive Mesozoic climate warmth?

Hoy el metano de la ganadería es un componente importante del balance global de metano. Las emisiones de metano por los saurópodos probablemente también hayan sido considerables. Los autores usan un enfoque cuantitativo simple para estimar la magnitud de la producción de metano y llegan a la conclusión que la producción de gas metano por los saurópodos podrían haber sido un factor importante para mantener el clima cálido del Mesozoico.

Los dinosaurios saurópodos incluyen los animales más grandes terrestres conocidos y muestran una forma característica, con una cabeza pequeña en el extremo de un cuello muy largo. Su diversidad y distribución geográfica sugiere que los saurópodos pueden haber sido las especies clave en muchos ecosistemas durante el Jurásico y el Cretácico.

Basado en parte en datos de la Formación Morrison,del Jurásico final, situada en el oeste de los EE.UU.), la estimación de la densidad de población para los saurópodos va desde unos pocos animales adultos grandes a unas pocas decenas de individuos por km2. En concreto, estiman que si los dinosaurios hubieran tenido un metabolismo endotérmico, como los mamíferos, la abundancia total de estos megaherbívoros habría sido 11 a 15 animales por km2, con una densidad de biomasa total de alrededor de los 42.000 kg/km2. Es, sin embargo, muy poco probable que el cuerpo tan grande de los saurópodos tuviera un metabolismo tan alto como el de los mamíferos. Si se asume que tenían un metabolismo de reptil, calculan una densidad de biomasa predicha de 377.000 kg/km2.

El paleoambiente de la Formación Morrison era, al menos en parte, semiárido, un hábitat que probablemente no era el óptimo para estos megaherbivoros. Para su cálculo, los autores asumen, de manera conservadora, densidad de la biomasa de saurópodos, un promedio sobre el área total mundial de las tierras con vegetación, de alrededor de 200.000 kg/km2. Otras estimaciones van de los 80.000 hasta los 600.000 kg/m2.

Todos estos estudios predicen que la biomasa de herbívoros en el Mesozoico fue mayor que la observada en los sistemas modernos con grandes mamíferos herbívoros, como la sabana africana. Tres posibles mecanismos subyacentes son concebibles: la primera, que la producción primaria por km2 en el Mesozoico debe reflejar las altas temperaturas y las altas concentraciones de CO2. En segundo lugar, los dinosaurios herbívoros grandes deben haber tenido una menor tasa metabólica por masa específica que la de los mamíferos endotérmicos del mismo tamaño. En tercer lugar, los dinosaurios herbívoros desarrollaron un tamaño corporal muy grande, y, como el metabolismo no aumenta linealmente con la masa, sino que aumenta menos, un tamaño corporal más grande permite que una determinada producción primaria pueda sustentar una mayor biomasa de animales herbívoros.

Para estimar la producción de metano, los autores siguen la relación establecida para los herbívoros no rumiantes modernos, donde el metano (litros por día) = 0,18 × (masa corporal en kg) ^ 0,97. El exponente (0,97) no es estadísticamente diferente de uno, lo que indica que para calcular las emisiones totales de metano de los saurópodos, sólo tenemos que calcular la densidad de la biomasa total, ya que las emisiones de metano serán insensible a la distribución del tamaño corporal de los animales constituyen. Como ejemplo ilustrativo, consideramos que la densidad de la biomasa de los saurópodos era de 200.000 kg/km2 que equivale a diez saurópodos de 20.000 kg cada uno, lo que es una estimación conservadora de la masa adulta del Brontosaurio. Se llega a unas emisiones de metano de 2.675 litros por día por animal, lo que equivale aproximadamente a 1,9 kg por día. Para una densidad de diez adultos por km2, teniendo en cuenta que el día del Mesozoico era un poco más corto), se obtiene 6,9 toneladas/km2 de emisiones de metano al año. Suponiendo una superficie global de vegetación de 75 x 106 km2 (equivalente a la mitad de la superficie total de la superficie emergida del planeta), da una producción global de metano de los saurópodos de 520 Tg (520 millones de toneladas). Esto es comparable al total de las emisiones modernas metano. Por comparación, el total de la emisión global de metano del período pre-industrial del Holoceno fue aproximadamente 200 Tg por año, capaz de sostener una concentración de metano atmosférico de alrededor de 0,7 ppm, mientras una emisión mundial de 500-600 Tg sustenta la concentración moderna de aproximadamente 1,8 ppm.

A diferencia de los ramoneadores modernos que se limitan a una vegetación que crece poco, los saurópodos podían acceder al follaje de los árboles altos. Esta capacidad de ramoneo tanto de la vegetación alta, así como de la baja, debida a su gran masa corporal, puede explicar en parte por qué las emisiones de metano de los saurópodos han sido mucho mayores que las que producen hoy en día los rumiantes, que es de 50 a 100 Tg por año. Sin embargo, el motivo dominante es el gran aumento de la producción primaria global disponible para la alimentación. En primer lugar, el área de la tierra capaz de soportar grandes herbívoros era mayor entonces que en la actualidad, ya que el clima del Mesozoico era cálido, húmedo y sin cubierta permanente de hielo polar. En segundo lugar, es probable que la producción primaria haya sido más alta en la tierra por unidad de área, dada la elevada concentración de CO2 atmosférico que había entonces.

En resumen, los cálculos de los autores sugieren que los dinosaurios saurópodos podrían haber desempeñado un papel importante que llegó a influir en el clima, a través de sus emisiones de metano. Incluso si la estimación de 520 Tg se hubiera exagerado en un factor de 2, se sugiere que la emisión global de los saurópodos del Mesozoico era capaz de mantener una concentración de metano en la atmósfera de 1 a 2 ppm. Del mismo modo, la estimación podría sestar subestimada por un factor similar, (es decir, posiblemente podría mantener una concentración de metano 4 ppm). En el cálido y húmedo mundo del Mesozoico, los humedales, los incendios forestales, y las fugas naturales de los yacimientos de gas pueden haber añadido alrededor de otras 4 ppm de metano a la atmósfera. Por lo tanto, una concentración de 6 a 8 ppm de metano parece muy plausible durante el Mesozoico.

La tendencia al gigantismo de los saurópodos del Mesozoico llevó a la evolución de depósitos microbianos inmensos sin igual en los animales terrestres modernos. El metano fue probablemente importante en el calentamiento por efecto invernadero Mesozoico. El sencillo modelo usado por los autores sugiere que el calentamiento por efecto invernadero debido a los megaherbívoros saurópodos podría haber sido importante para el mantenimiento del clima cálido. Aunque los dinosaurios son únicos en cuanto al gran tamaño que alcanzaron, puede haber habido otras ocasiones en el pasado donde los animales que producen metano hayan contribuido sustancialmente a la concentración global de gas: por ejemplo, se ha especulado que la extinción de la megafauna que coincide con la colonización humana de América puede estar relacionada con una reducción de los niveles atmosféricos de metano.